Physique atomique

Chimie - 7 ème année - Ecole Européenne
Ecole Européenne de Francfort Page 127
Chapitre n° 9 : PROPRIETES DES DERIVES OXYGENES
I) Présentation des alcools
1)
:
Définition
Dans un alcool on a un groupe hydroxyle – OH relié à un carbone
(carbone fonctionnel), lui-même relié à 3 atomes de carbone ou
d'hydrogène par trois liaisons covalentes simples. La formule générale
est donc de la forme :
:
Où R, R', R" sont, soit des chaînes commençant par un atome de
carbone C, soit des atomes d'hydrogène H (groupes résiduels).
Dans la suite nous nous limiterons à l'étude des alcools dérivés des alcanes.
La formule chimique d'un alcool pourra être considérée comme provenant du remplacement
d'un atome d'hydrogène H par un groupe hydroxyle ─ OH.
Alcane CnH2n + 2 ⇔ CnH2n + 1OH alcool saturé correspondant.
Le groupe hydroxyle ─ OH est relié à un groupe alkyle CnH2n + 1 linéaire ou ramifié qu'on
notera R : R ─ OH
2) Nomenclature
On détermine la chaîne carbonée la plus longue, contenant le carbone fonctionnel; la
nomenclature s'établit à partir du nom de l'hydrocarbure dont l'alcool dérive, en remplaçant le
suffixe ane par anol en indiquant, si nécessaire, le numéro du carbone fonctionnel.
:
ex. : CH3 ─ OH méthanol C2H5 ─ OH éthanol
ex. : CH3 ─ CH2 ─ CH
2
─ OH propan-1-ol CH3 ─ CHOH ─ CH3 propan-2-ol
ex. :
3-méthylbut-2-èn-1-ol (le "e" de "ène" a disparu)
ex. :
but-2-yne-1,4-diol
Molécule contenant un radical aryle (groupe phénylique ou cycle benzénique).
ex. :
phénol 1,3-dihydroxybenzène
3) Les polyalcools
Le groupe fonctionnel alcool peut se trouver plusieurs fois sur la même molécule.
:
- L'éthan-1,2-diol ou glycol (HO ─ CH2 ─ CH2 ─ OH) est un dialcool utilisé pour la formation de
polymères linéaires et comme fluide antigel.
- Le propan-1,2,3-triol ou glycérol est un trialcool. Il est utilisé pour la synthèse des
corps gras (triesters du glycérol). Inversement, il peut être extrait de corps gras
naturels par hydrolyse.
Le glycérol est également utilisé pour la formation de polymères
tridimensionnels comme les peintures glycérophtaliques.
- Le glucose, sous forme cyclique, est considéré comme un polyalcool.

Propriétés des dérivés oxygénés
Page 128 Christian BOUVIER
4) Les trois classes d’alcool
Tous les alcools possèdent des propriétés communes dues à la présence du groupe
hydroxyle ─ OH : ces propriétés définissent la fonction alcool.
:
Ces propriétés sont cependant modifiées par le fait que le carbone fonctionnel est relié à 2,
1 ou aucun atome d'hydrogène. Il existe trois classes d'alcools :
alcool primaire alcool secondaire alcool tertiaire
5) Propriétés chimiques des alcools
a) Généralités :
:
Deux caractéristiques du groupe fonctionnel des alcools déterminent leur réactivité :
- La polarité des liaisons C ─ O et O ─ H due à la forte électronégativité de l’oxygène.
- La présence de deux doublets non-liants sur l’oxygène.
Selon les conditions, les alcools peuvent réagir de deux façons.
b) Rupture de la liaison O ─ H :
La rupture de la liaison O ─ H se produit en milieu basique. L’hydrogène fonctionnel
présente une certaine labilité et se laisse arracher par une base pour former un ion
hydrogène H+ et un ion alcoolate R ─ O− :
R ─ OH + B− 
← →  R ─ O− + BH
Les réactions qui en résultent sont dues au caractère basique et nucléophile de l'ion
alcoolate (R ─ O−) qui peut provoquer des éliminations ou des substitutions sur d'autres
molécules.
Remarque : L'acidité des alcools décroît des alcools primaires aux alcools tertiaires
(conséquence de l'effet inductif répulsif des groupements alkyles).
c) Rupture de la liaison C ─ O :
La rupture de la liaison C ─ O se produit en milieu acide.
La "protonation" de l'oxygène entraîne la formation du carbocation R+.
La réaction associées à cette rupture de la liaison C ─ O résultent de la fixation d'un
nucléophile sur R+ (substitution de OH par ce nucléophile).
d) Conclusion :
Un alcool peut jouer le rôle d'un acide en présence d'une base et celui d'une base en
présence d'un acide : les alcools sont amphotères.
Propriétés basiques et attaques nucléophiles
Réactions d'élimination
Propriétés acides
Substitutions nucléophiles Réactions d'oxydoréduction

Chimie - 7 ème année - Ecole Européenne
Ecole Européenne de Francfort Page 129
6) Production des alcools
a) Production d'éthanol par fermentation alcoolique :
:
L'alcool éthylique ou éthanol se forme naturellement lors de la fermentation des sucres
des fruits (raisin, pomme, poire ...) ou de l'amidon des graines (riz, orge …)
Les sucres de ces fruits se transforment lentement en éthanol en produisant du dioxyde
de carbone. A partir du glucose, on peut écrire :
C6H12O6 → 2 CH3 ─ CH2 ─ OH + 2 CO2
La fermentation nécessite l'action de catalyseurs biologiques, les enzymes des levures.
b) Hydratation de l’éthène :
On peut préparer l'éthanol à partir de l'éthène provenant des produits pétroliers.
CH2 == CH2 + H2O → CH3 ─ CH2 ─ OH
Industriellement, on fait agir de la vapeur d'eau sur de l'éthène.
La réaction présente des aspects contradictoires qu'il faut optimiser.
Réaction est effectuée à 250 ° C et sous 200 atm en présence d'acide orthophosphorique.
c) Hydratation du propène :
En théorie on a deux possibilités :
 CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ OH propan-1-ol.
On a la réaction : CH3 ─ CH == CH2 + H2O
 CH3 ─ CHOH ─ CH3 propan-2-ol.
L'expérience montre que le propan-1-ol n'est pratiquement pas obtenu.
La règle de Markovnikof dit que le groupe hydroxyle ─ OH a tendance à se fixer sur le
carbone qui "porte" le moins d'atomes d'hydrogène, on obtient l'alcool de classe la plus
élevée.
II) Composés carbonylés
Un composé carbonylé possède un carbone relié à un atome d'oxygène par une double liaison.
:
On appelle l'ensemble C == O groupe carbonyle. Suivant la position de ce groupe on distingue
les aldéhydes, les cétones et les acides carboxyliques.
1) Les aldéhydes
Le groupe fonctionnel aldéhyde est constitué d'un groupe carbonyle
portant sur le dernier atome de carbone d'une chaîne :
:
On peut écrire aussi : R ─ CHO
Pour les nommer, on prend le nom de l'alcool primaire dont ils
dérivent, puis on remplace le suffixe ol par al.
ex. : HCHO méthanal
CH3
–
CHO
éthanal
ex. :
3-méthylbutanal
- Les aldéhydes peuvent être facilement mis en évidence par
le réactif de Schiff.
Un papier filtre imbibé de réactif de Schiff rosit dès qu'il
entre en contact avec des vapeurs d'un aldéhyde (très
volatile). Dès qu'on verse quelques gouttes d'éthanal dans
le réactif de Schiff, celui-ci se colore en rose.
groupe
fonctionnel
aldéhyde
groupe
carbonyle

Propriétés des dérivés oxygénés
Page 130 Christian BOUVIER
- Les aldéhydes sont de bons réducteurs, on peut les caractériser par :
- le réactif de Tollens (nitrate d'argent
ammoniacal, Ag au degré +I) qui se réduit
à l'état d'argent métallique (Ag).
Mélangeons de l'éthanal avec du réactif de
Tollens dans un flacon ballon et chauffons.
Au bout de quelques instants, les parois du
flacon se recouvrent d'une pellicule
d'argent métallique.
- liqueur de Fehling, solution d'un bleu intense (solution de
cuivre +II) qui se réduit en Cu2O rouge brique (Cu au
degré d'oxydation +I).
Dans un tube à essai, mélangeons de l'éthanal et
de la liqueur de Fehling et chauffons.
Au bout de quelques instants, il apparaît un
précipité rouge brique, le monoxyde de cuivre.
2) Les cétones
Le groupe fonctionnel cétone est constitué d'un groupe
carbonyle portant sur un atome de carbone d'une chaîne :
:
On peut écrire aussi : R ─ CO ─ R'
Pour les nommer, on prend le nom de l'alcool primaire dont
elles dérivent, puis on remplace le suffixe ol par one.
ex. :
propanone butanone
ex. :
pentan-2-one pentan-3-one
ex. :
but-3-èn-2-one (priorité au groupe carbonyle
et le "e" de "ène" a disparu)
- La D.N.P.H. (2,4-dinitrophénylhydrazine) réagit en présence du
groupe carbonyle ─ CO ─ et donne un précipité jaune. La
D.N.P.H. réagit avec les cétones et les aldéhydes (ainsi
qu'avec les acides carboxyliques).
Dans un tube à essai contenant de l'éthanal, versons quelques
gouttes de D.N.P.H..
Nous observons l'apparition d'un précipité jaune.
groupe
fonctionnel
cétone
groupe
carbonyle

Chimie - 7 ème année - Ecole Européenne
Ecole Européenne de Francfort Page 131
3) Les acides carboxyliques
Le groupe fonctionnel acide carboxylique est constitué d'un
groupe carbonyle et d'un groupe hydroxyle portant sur le dernier
atome de carbone d'une chaîne :
:
On peut écrire aussi : R ─ COOH
On remplace le e final du nom de l'hydrocarbure de même
structure par le suffixe oïque et l'on fait précéder le nom ainsi
obtenu par le mot acide.
On numérote les atomes de carbone en attribuant le numéro 1 au carbone fonctionnel , ce
qui permet de préciser la position des ramifications éventuelles.
ex. :
HCOOH
acide méthanoïque (ou acide formique)
ex. : CH
3
– COOH acide éthanoïque (ou acide acétique)
ex. :
HOOC
–
COOH
acide éthanedioïque (ou acide oxalique)
ex. :
acide 2-
méthylpropanoïque
acide benzoïque
On peut caractériser l'apparition d'un acide
carboxylique par le fait que le milieu devient
acide : le B.B.T. (bleu de bromothymol)
donne une teinte jaune.
Dans un tube à essai contenant de l'acide
éthanoïque versons du B.B.T.
La D.N.P.H. permet de caractériser la
présence du groupe carbonyle, ce qui
constitue la principale différence avec un
acide non carboxylique.
Dans un tube à essai contenant de l'acide
éthanoïque versons de la D.N.P.H..
III) Oxydation des alcools
1)
:
Combustion complète des alcools
Les alcools brûlent dans le dioxygène de l'air en produisant une flamme bleue peu visible et
un important dégagement de chaleur.
:
On se sert de ce dégagement de chaleur dans les réchauds à alcools qui utilisent le plus
souvent l'alcool éthylique ou éthanol additionné d'un produit pour le rendre impropre à la
consommation (alcool à brûler).
Lorsque la combustion d'un alcool dans le dioxygène de l'air peut être complète (ce qui
dépend des proportions des réactifs présents). Dans ce cas elle produit du dioxyde de
carbone (CO2) et de l'eau (H2O).
L'équation bilan de la combustion complète de l'éthanol s'écrit :
C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
groupe fonctionnel
acide carboxylique
groupe
hydroxyle